LED光源欧盟生态设计法规与我国标准规范的比较

赵志嵩，刘 梦，张 婧

(上海海关机电产品检测技术中心，上海 200135)

引言

欧盟生态设计法规是一系列关于能源相关产品全生命周期的节能环保类法规，旨在减少能源消耗，降低温室气体排放，减轻环境污染。其覆盖面广，影响力大，是我国出口企业和相关政府部门重点关注的技术性贸易措施。2019年，欧盟发布了(EU)2019/2020法规，并于2021年2月进行了首次修订。该法规及其修订件对包括LED光源在内的照明产品提出了最新的性能及能效要求，可能会对我国LED出口企业产生一定的影响。本文将对涉及LED光源的欧盟生态设计法规进行简要梳理，并重点分析(EU)2019/2020法规及其修订件与我国相关国家标准之间的差异。

1 欧盟生态设计法规的发展历程

2005年，欧盟委员会(European Commission)颁布了关于建立用能产品生态设计要求框架的指令2005/32/EC，该指令被称为EuP(Energy-using Products)指令。2008年，欧盟委员会颁布了2008/28/EC指令，该指令对EuP指令中的部分内容进行了修订。然而，EuP指令的适用范围仅限于用能产品，具有一定的局限性。在生产和生活中有许多产品本身并不直接消耗能源，但却能够间接影响到节能效果(例如建筑隔热材料)。考虑到这一点，欧洲委员会在2009年发布了关于建立能源相关产品生态设计要求框架的指令2009/125/EC，并废除了指令2005/32/EC和2008/28/EC。指令2009/125/EC也被称为ErP(Energy-related Products)指令。目前该指令仍是现行有效的指令，可被近似认为是具体产品生态设计法规的“上位法”。

在欧盟法律体系中，指令(directive)通常是纲领性、框架性的文件，仅对要实现的结果具备约束力，具体则由每个成员国自行选择形式和方法以满足指令的要求。而法规(regulation)则具有普遍适用性和完全的约束力，并直接适用于所有成员国[1]。

2009年3月，欧洲委员会发布了(EC)244/2009法规，对非定向家用灯提出了具体的生态设计要求，其适用范围涵盖了非定向LED光源。这也是欧盟首次对LED光源提出具体的能效限值。2012年，欧盟发布了(EU)1194/2012法规，其内容涵盖了定向LED光源的性能和能效要求以及非定向LED光源的性能要求。2019年，欧盟发布了(EU)2019/2020法规，对包括LED光源在内的各类电光源和分离式控制装置提出了新的生态设计要求。该法规的主体内容于2021年9月1日正式生效，(EC)244/2009和(EU)1194/2012法规同时废止。2021年2月23日，该法规进行了首次修订。图1给出了与LED光源相关的欧盟生态设计指令和法规以及它们之间的相互关系。

图1 与LED光源相关的欧盟生态设计指令和法规框架Fig.1 Framework of EU eco-design directives & regulations related to LED light sources注1：1994—2009年间的指令或法规的编号命名使用缩写EC(European Commission)，2010年之后的指令或法规的编号命名均改用缩写EU(European Union)。注2：一个指令或法规可以对多个指令或法规进行修订或替代，如(EU)2015/1428既是对(EC)244/2009的第二次修订，也是对(EU)1194/2012的第一次修订。

2 LED光源光效要求的差异

在欧盟生态技术法规中，无论是早先的(EC)244/2009、(EU)1194/2012还是最新的(EU)2019/2020，对于LED光源光效的限值规定与我国国家标准GB 30255—2019中的相关规定有着明显的区别。欧盟法规中的限值往往是以公式的形式给出，涉及的参数较多，计算相对繁琐。而我国国家标准只是将LED光源划分成几个类别，每一类别的限值固定不变，相对欧盟法规更加直观和清晰。

在(EU)2019/2020中，光源的光效限值由式(1)间接进行计算[2]：

(1)

其中Ponmax是光源允许的最大消耗功率，Φuse是企业声明的“可用光通量”。对于非定向光源，Φuse等于总光通量。对于光束角≥90°的定向光源，Φuse等于πsr立体角内(对应于角度为120°的圆锥体)的光通量。对于光束角<90°的定向光源，Φuse等于0.586πsr立体角内(对应于90°角的圆锥体)的光通量。C是修正因子，L是终端损耗因子，这两个因子均与光源的具体种类有关。对于LED，终端损耗因子等于1.5，修正因子的选择详见表1。F是效用因子，对于非定向光源，F=1；对于定向光源，F=0.85。η的含义为“阈值光效”，这是一个与具体光源类型和特征有关的值，对于LED光源，阈值光效等于120 lm/W。需注意这个值并不是光源的实际光效限值。R是显色指数因子，对于LED光源，R=(CRI+80)/160，计算得到的值需修约至2位小数。

表1 与LED光源相关的修正因子

在我国标准GB 30255—2019中，LED光源也划分为定向灯和非定向灯两个大类，标准对这两类光源的光效限值分别进行了规定。在这一点上，我国标准与欧盟法规的思路是一致的，并且两者对于定向灯的定义也完全相同[2,3]，但国标尚未涉及需要另接控制装置的光源(如额定电压为DC12V的LED反射灯杯)。与欧盟法规不同的是，国标中将定向灯和非定向灯根据不同的额定相关色温区间给出了不同的限值，而欧盟法规的计算公式中并不涉及相关色温。另外，国标还将非定向灯按照不同的配光类型进行划分，将定向灯按照不同的外形进行划分，这也是欧盟法规中未涉及的。国标中的具体要求见表2[4]。

表2 国标中LED光源的能效限定值

由于国标与欧盟法规之间的技术差异较大，难以直接对两者进行比较，因此有必要先假定一些具有典型参数的LED光源，并在此基础上进行比较分析。假定的四款LED光源见表3。

将表3中光源的实测功率代入Ponmax进行反向计算，可以算出Φuse的值。对于1号光源，计算得Φuse=909 lm。需要特别注意的是，计算得到的Φuse在此刻是一个声称值，上述计算结果仅仅意味着1号光源所声称的Φuse值不得低于909 lm，而不是实测Φuse值不低于909 lm。如果不了解这一点，可能会误认为1号光源的实测光效不应低于909/9.8=92.8 lm/W。在(EU)2019/2020法规附件四的表6中给出了实测值与声明值的允差，Φuse实测值不应低于声称值的90%。由于声称值一般不会精确到个位数，可将1号光源的Φuse声称值向上取整至910 lm，那么Φuse实测值应不低于910×90%=819 lm，1号光源实际应满足的最低光效为83.6 lm/W。对表3中的其他LED光源按上述思路进行计算，得到的限值见表4第二列。

表3 假定的典型LED光源

表4 国标与欧盟法规对于典型LED光源的光效限值要求Table 4 Requirements ofluminous efficiency of typical LED light sources in related EU regulation & Chinese national standard

从表4中可看出，欧盟法规(EU)2019/2020对于LED光源实际光效的总体要求并不高，仅当非定向自镇流LED灯的功率较大时，其限值才会明显高于GB 30255—2019中的限值。而目前我国LED光源生产企业所生产的10 W左右的非定向自镇流LED灯(主要是LED球泡灯)的光效已经普遍能够达到90 lm/W以上。因此在光效这一指标上，我国企业要满足欧盟的市场准入要求还是比较容易的。然而企业应当注意合理确定产品的Φuse声称值，特别是对于光束角较大的LED定向灯。因为当光束角较大时，定向灯的总光通量可能会明显大于Φuse值。如果企业根据产品实测总光通量来确定Φuse声称值，该声称值可能会明显偏高，在后续的市场监管中容易出现不合格情况。在条件允许的情况下，建议企业使用分布光度计测出定向灯的Φuse实测值，并在此基础上确定Φuse声称值。

3 LED光源光通维持率要求的差异

尽管欧盟法规(EU)2019/2020中3000 h光通维持率的计算公式在形式上与我国国家标准中的公式有差异，但化简后实际是相同的，即[4]：

(2)

其中LM是光源应满足的光通维持率限值，t0是光源的声称寿命。在欧盟法规中，如果计算得到的LM值大于96.0%，则光通维持率限值就取96.0%，而我国国家标准并无此规定。这意味着欧盟对于光通维持率的要求更为宽松。假设一款LED光源的声称寿命为3万小时，那么根据公式计算得到的LM值为96.5%。在这种情况下，我国标准规定的3 000 h光通维持率限值即为96.5%，而欧盟法规中的限值则是96.0%。

需要注意的是，相同产品在不同测试方法下测得的LED光通维持率可能是不同的，而欧盟法规中的测试方法与我国国家标准有一定的差异，详见表5[2,5,6]。

表5 国标和欧盟法规中的光通维持率测试方法比较

虽然目前尚无公开的实证研究表明表5中的方法差异会在多大程度上影响光通维持率的测试结果，但我们可以使用一些方法从侧面进行分析。(EU)2019/2020 中规定的环境温度允差与两个国标相比仅有±5 ℃的偏差。根据经验，由此导致的LED封装Ts温度偏差大致也在±5 ℃的区间内。从许多LED封装的LM80测试报告中可以发现，Ts=55 ℃和Ts=85 ℃条件下的3000 h光通维持率差异并不大(绝大多数情况下小于1.5%)，因此有理由认为欧盟法规和我国国家标准在试验环境温度上的差异对于光通维持率的影响非常有限。另外，大多数LM80报告中的1000 h光通维持率非常接近100%，这意味着是否进行1000 h老炼对于光通维持率并没有明显的影响。在通断时间的规定上，(EU)2019/2020和GB/T 24908—2014相对接近，一个通断周期都是180 min，且断电时间均不计入试验时间。通过简单计算可知，3000 h前者的通断循环次数为1200次，后者的通断循环次数为1091次。根据经验，百余次的通断次数差异对光通维持率造成的影响可以忽略不计。然而GB/T 29295—2012中LED光源是持续燃点的，与欧盟法规差异较大，该差异对于光通维持率的影响有待进一步研究。

4 LED光源其它技术要求的差异

除了光源光效和光通维持率之外，(EU)2019/2020法规也对光源的功率偏差、显色指数、色容差、变位系数、存活率和频闪等性能指标提出了要求。表6给出了(EU)2019/2020法规及其修订件和我国强制性技术规范CEL 034—2020《室内照明用 LED 产品能源效率标识实施规则》在一些主要性能指标上的差异[2,7,8]。

表6 欧盟法规与我国强制性规范对于LED光源其它技术要求的比较

续表6

从表6中可以看出，欧盟法规中的许多性能指标在我国的强制性规范中是没有要求的(其中个别指标在我国推荐性标准中有涉及)。其中一些指标相对容易满足，而另一些对于我国的相关生产企业则是一个挑战，例如频闪效应。薛晓晓等[10]在国内市场上随机购买了80批次自镇流LED灯进行频闪效应测试，结果发现23批样品的SVM值大于1。

5 结语

通过对欧盟法规和我国标准规范的比较可以发现，我国标准规范中已有规定的性能指标总体上并不低于欧盟法规的要求，如光效、光通维持率、显色指数等。但欧盟法规中有许多技术要求是我国强制性标准或规范中所没有的，如频闪效应、可用光通量等。这些要求对于我国的LED光源生产企业可能是一个盲区。相关企业应当予以重视，研究产品可能存在的短板，有针对性地提升产品性能，避免欧盟技术性贸易壁垒对企业造成经济损失。